暖通空調節(jié)能技術問題研究

顧建強

【摘 要】建筑環(huán)境對暖通空調的節(jié)能問題具有很大的影響，我們要從多方面努力，積極采取措施，優(yōu)化建筑環(huán)境的設計，選取高效節(jié)能的建筑材料，合理使用節(jié)能裝置。使空調的節(jié)能得到有效保障，降低能源的消耗，實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。本文分析了暖通空調節(jié)能技術問題。

【關鍵詞】暖通空調；制冷；節(jié)能技術

1.建筑環(huán)境對暖通空調節(jié)能的影響

空調制冷系統(tǒng)主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器以及輔助部件組成。其工作過程如下：壓縮過程-制冷劑（氣態(tài)）通過壓縮機受壓后，壓力增大且溫度上升；冷凝過程-高溫高壓制冷劑氣體通過管路輸送至冷凝器，通過冷凝器換熱（放熱），制冷劑溫度降低壓力不變，此時制冷劑由氣態(tài)轉化為液態(tài)；減壓過程-在制冷劑通過膨脹閥（或節(jié)流部件）時，制冷劑壓力降低，制冷劑膨脹，此時制冷劑為低溫低壓狀態(tài)（液態(tài)）；蒸發(fā)過程-膨脹后的制冷劑進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內與外界換熱（吸熱）即制冷，制冷劑吸收熱量由液態(tài)向氣態(tài)轉化；蒸發(fā)后的制冷劑再次被吸附壓縮機，從而實現(xiàn)整個制冷過程。暖通空調可以為室內提供舒適的溫度、濕度等，使人們保持愉悅的心情，提高工作效率。為了保證室內環(huán)境的舒適，必然消耗大量的能源，暖通空調能耗也占建筑能耗的很大比重。合理使用暖通空調節(jié)能措施，可以在室內提供適宜的溫度的同時，降低能源的浪費，實現(xiàn)暖通空調的節(jié)能。在對建筑物進行設計時，要根據(jù)節(jié)能的標準進行設計，比如，墻和窗的比例等要滿足節(jié)能設計的要求，而且在選用建筑材料時，比如門窗的材料、圍護結構的材料等，以及建筑物的朝向等問題，要盡可能的選取耗能較低的材料，以便減少空調的負荷，降低空調的能耗。我國已經(jīng)頒布的了建筑物設計的節(jié)能的標準，它進一步明確了保溫的要求，使建筑物的保溫問題得到了顯著的提高。隨著新技術、材料的廣泛使用，在建筑物的材料選用中，加氣的混凝土切塊等新的墻體保溫的材料被普遍的應用，而且門窗的使用也從普通的門窗變?yōu)殡p層中空的玻璃、鋼塑的門窗，傳熱性能降低，而且節(jié)能效果明顯，有助于暖通空調的節(jié)能。

2.暖通空調的主要節(jié)能技術

2.1熱回收轉輪

熱回收轉輪是由輪芯、殼體、動力機構所組成的，它以輪芯為媒介，在高溫中吸收能量，然后低溫釋放出氣體，實現(xiàn)氣體之間的轉換，這個轉輪全熱交換器主要是靠轉輪來不斷的工作。其中的轉芯是由一種吸濕的、無毒害的、能夠蓄熱的鋁箔材料制成的，并且放在一個具有分隔區(qū)的箱內，通過傳輸帶進行運轉。在夏天時，輪芯開始吸引房間中的冷量，使室內的溫度和濕度降低，當其與室外空氣接觸時，轉輪就開始釋放冷氣，并且吸收水分，使溫度降低。它主要是利用回收排風中的冷熱量使空調進行制冷或制熱，從而實現(xiàn)節(jié)能。這種轉輪的全熱交換器，把吸入和輸出的空氣進行熱量交換，降低空調的耗電量和冷負荷，實現(xiàn)能量的回收。

2.2板翅式換熱器

板翅式換熱器主要是由隔板、翅片、封條、導流片等構成，把翅片、封條、導流片放在兩隔板間，形成夾層，然后焊接成板束，板束是板翅式交換器的核心部位，這種板翅式的交換器，它的傳熱率要高，而且成本低。板翅式的交換器中，它兩邊的不同溫度和濕度的氣體時分開的，而且當兩側存在差異時，就會發(fā)生熱量的轉換，熱氣體通過中間的間隔流向冷的氣體。這種板翅式的交換器比較適用于換熱介質干凈、無腐蝕、不易結垢、不易沉積、不易堵塞的場合。

2.3熱管換熱器

熱管的導熱性很強，冷熱可以任意傳遞，而且可以控制溫度，以熱管為基礎的換熱器，它的傳熱率很高。熱管換熱器可以將冷熱氣流完全分開，在冷熱氣體轉換時十分便利，而且這種換熱器可以減少磨損和灰塵的含量。熱管換熱器可以把熱量進行遠距離的傳輸，而且傳輸時溫差較小，并且不需要轉動的部件，安全可靠，在暖通空調中，熱管換熱器的使用十分廣泛，在空調進行熱回收時，熱管具有很高的傳熱性。在一些直流的空調系統(tǒng)中，熱管換熱器可以防止進、排風之間出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象，而且可以回收能量。

3.暖通空調新技術的應用

3.1變頻技術

變頻空調是通過變頻調節(jié)器來改變壓縮機供電頻率，從而實現(xiàn)制冷功率的調節(jié)，實現(xiàn)了連續(xù)低速的運轉，避免了壓縮機的頻繁啟動，實現(xiàn)了高效節(jié)能。變頻技術在現(xiàn)代空調中的應用越來越廣泛，在日本變頻空調的應用已超過80%，相關研究表明，通過對壓縮機、風機以及泵上使用變頻調速裝置，可以達到節(jié)電30%以上。

3.2溫濕度獨立控制技術

空調系統(tǒng)中共有兩部分功能：（1）對室內空氣進行降溫；（2）對室內進行除濕。一般除濕負荷占到空調負荷的30%～50%，這樣大量的顯熱負荷也用低溫冷媒處理，導致冷源效率低下。近年來此領域的一個重要方向就是采用溫度濕度獨立控制的空調方式。將室外新風除濕后送入室內，可用于消除室內產(chǎn)濕，并滿足新鮮空氣的要求，而獨立的水系統(tǒng)使用18～20℃的冷水循環(huán)即可滿足要求，通過輻射或對流型末端來消除室內顯熱。這一方面可以避免采用冷凝式除濕時為了調節(jié)相對濕度進行再熱而導致的冷熱抵消，還可以用高溫冷源吸收顯熱，使冷源效率大幅度提高。同時這種方式還可以改善室內空氣質量，因此普遍認為是未來主流空調方式。不過該項技術尚有難點，如新風的高效除濕。

3.3蓄冷技術

蓄冷技術是一種利用晝夜電力負荷差異，在夜間或電力不緊張時用制冷機組制冰，使水的潛熱以冰的形式存貯起來，在白天電力緊張時，進行融冰釋放冷量，從而達到削峰填谷的目的。雖然整個制冷過程并不能節(jié)能，但是在一定程度上可以有效緩解用電高峰時期電力緊張的狀況，在地區(qū)電力價格為階梯電價時，可以節(jié)約用電費用。

3.4數(shù)字化管理節(jié)能控制技術

運行管理對于暖通空調具有重要的作用，系統(tǒng)的運行節(jié)能控制可以彌補能源設計或管理模式存在的缺陷，通過對設備的運行控制，可以促進能源精確合理的消耗。最理想的狀態(tài)是通過數(shù)字化自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能控制。自動控制系統(tǒng)主要的功能是進行監(jiān)測、管理和測量建筑物內的各種設備以保證設備可靠安全運行，節(jié)省人力和能源。因此，實現(xiàn)建筑智能化，加強空調的自控系統(tǒng)管理，對空調節(jié)能有著重要的作用。

3.5熱泵技術

熱泵是把處于低溫位的熱量輸送至高溫位的設備，其工作原理與制冷原理相同，與普通制冷空調系統(tǒng)相比較，增加了1個四通閥。如果說電加熱產(chǎn)生的熱能為1，那么熱泵可以產(chǎn)生的熱能為3～4，由此可以看出熱泵是非常節(jié)能且環(huán)保的產(chǎn)熱方式。由于煤電的轉化效率約為30%，這就意味著，熱泵的效率系數(shù)COP大于3，才具有真正的節(jié)能價值。熱泵技術是一項成熟技術，其真正難點在于提高效率系數(shù)COP大于3。即使這樣，熱泵技術在許多場合應用都能起到節(jié)能作用，如：有電無集中供暖的地區(qū)；對燃煤限制的地區(qū)等。另外，隨著近年來國外技術的發(fā)展，熱泵技術的效率系數(shù)已逐漸突破3，例如：日本推出的以二氧化碳為工質的熱泵型熱水器，其效率系數(shù)超過3接近4；研制的空調系統(tǒng)在冬季供熱時其效率系數(shù)已接近4。

4.結論

通過優(yōu)化設計提高暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能效果，避免人為的能源浪費。采用空調新技術，如：變頻技術、熱回收技術等，提高能源的利用效率。提出建筑節(jié)能技術應用是解決建筑能耗的有效途徑，通過建筑節(jié)能技術應用降低建筑對暖通空調熱負荷的需求。目前，暖通空調系統(tǒng)節(jié)能成為建筑節(jié)能的重點，尤其是對占建筑能耗50%～70%的空調系統(tǒng)能耗，節(jié)能設計的研究是建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎。所以要重視暖通空調系統(tǒng)的設計，加快新技術的開發(fā)應用。提高建筑的舒適度、成為低能耗的新型建筑。 [科]

【參考文獻】

[1]徐偉.中國建筑能耗現(xiàn)狀與節(jié)能技術對策[R].中國建筑科學研究院，2013.